[发明专利]大功率直流电弧加热器供电多模态整流电源电路

说明书

大功率直流电弧加热器供电多模态整流电源电路，涉及电力电子整流技术领域；包括两套相同的整流电源电路和直流开关柜；两套整流电源电路并联在外部10KV高压供电电源和直流开关柜之间；每套整流电源电路均包括高压开关柜、三分裂整流变压器、低压进电柜、整流功率柜和稳弧电抗器；其中，高压开关柜、三分裂整流变压器、低压进电柜、整流功率柜、稳弧电抗器和直流开关柜依次连接；且高压开关柜的一端与外部10KV高压供电电源连接；稳弧电抗器的一端与直流开关柜连接；本发明提供多模式电流电压输出，既能满足不同形式直流电弧加热器的运行，又能满足大功率50MW量级直流电弧加热器的运行。

技术领域

本发明涉及一种电力电子整流技术领域，特别是大功率直流电弧加热器供电多模态整流电源电路。

背景技术

航天器在穿越大气层的过程中，高速的摩擦会使其表面材料承受高温、高压等外部环境。为了防止气动加热造成损伤甚至毁坏航天器，造成严重的事故，电弧加热等离子体风洞作为航天器大气环境模拟实验的有效手段，主要为航天再入式飞行器气动环境模拟实验提供高温、高压状态，它利用电弧的高温来加热气体，可以提供航天器用防热材料的筛选、烧蚀和烧蚀外形变化实验，为直流电弧加热器提供能量的大功率整流电源是各项试验中必不可少的重要环节。

大功率的直流电弧加热设备需要高压大功率整流电源提供能量，整流电源系统可以根据直流加热器特性的不同而提供加热器所需的电压、电流。高电压和大功率同时满足既是对整流电源设备本身的一种考验，也是电力电子发展的一个重要方向。目前并没有相关技术实现高电压和大功率的同时满足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供大功率直流电弧加热器供电多模态整流电源电路，提供多模式电流电压输出，既能满足不同形式直流电弧加热器的运行，又能满足大功率50MW量级直流电弧加热器的运行。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

大功率直流电弧加热器供电多模态整流电源电路，包括两套相同的整流电源电路和直流开关柜；两套整流电源电路并联在外部10KV高压供电电源和直流开关柜之间；每套整流电源电路均包括高压开关柜、三分裂整流变压器、低压进电柜、整流功率柜和稳弧电抗器；其中，高压开关柜、三分裂整流变压器、低压进电柜、整流功率柜、稳弧电抗器和直流开关柜依次连接；且高压开关柜的一端与外部10KV高压供电电源连接；稳弧电抗器的一端与直流开关柜连接。

在上述的大功率直流电弧加热器供电多模态整流电源电路，每套整流电源电路中，高压开关柜的输出端并联连接6个三分裂整流变压器；每个三分裂整流变压器的输出端并联连接3个低压进电柜；3个低压进电柜的输出端与1个整流功率柜的一端连接。

在上述的大功率直流电弧加热器供电多模态整流电源电路，每套整流电源电路中的6个三分裂整流变压器分为2组，每组3个三分裂整流变压器；第一组中3个三分裂整流变压器的移相角分别为-25°、-5°和+15°；第二组中3个三分裂整流变压器的移相角分别为+5°、+25°和-15°。

在上述的大功率直流电弧加热器供电多模态整流电源电路，当两套整流电源电路中的12个三分裂整流变压器同时工作时，形成36脉角度差。

在上述的大功率直流电弧加热器供电多模态整流电源电路，每个整流功率柜包括3个三相全控桥式整流电路；每个三相全控桥式整流电路的输入端对应于1个低压进电柜连接；整流功率柜中3个三相全控桥式整流电路的输出端并联设置有续流二极管。

在上述的大功率直流电弧加热器供电多模态整流电源电路，整流功率柜输出电源的电流为3000A、电压为3500V。

在上述的大功率直流电弧加热器供电多模态整流电源电路，通过控制低压进电柜实现选择整流功率柜的接入数量。